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震驚科學(xué)界!微軟154頁研究刷屏:GPT-4能力接近人類,“天網(wǎng)”初現(xiàn)?

2023-03-26 12:19:49    創(chuàng)事記 微博 作者: 新智元   

  新智元報(bào)道  

  編輯:編輯部

  【新智元導(dǎo)讀】在通往AGI的路上我們還有多遠(yuǎn)?微軟豪華作者團(tuán)隊(duì)發(fā)布的154頁論文指出,GPT-4已經(jīng)初具通用人工智能的雛形。

  GPT-4會(huì)演變?yōu)橥ㄓ萌斯ぶ悄軉幔?/p>

  Meta首席人工智能科學(xué)家、圖靈獎(jiǎng)得主Yann LeCun對此表示質(zhì)疑。

  在他看來,大模型對于數(shù)據(jù)和算力的需求實(shí)在太大,學(xué)習(xí)效率卻不高,因此學(xué)習(xí)‘世界模型’才能通往AGI之路。

  不過,微軟最近發(fā)表的154頁論文,似乎就很打臉。

  在這篇名為‘Sparks of Artificial General Intelligence: Early experiments with GPT-4’的論文中,微軟認(rèn)為,雖然還不完整,但GPT-4已經(jīng)可以被視為一個(gè)通用人工智能的早期版本。

  論文地址:https://arxiv.org/pdf/2303.12712.pdf

鑒于 GPT-4 能力的廣度和深度,我們相信它應(yīng)該被合理視作一個(gè)通用人工智能(AGI)系統(tǒng)的早期(但仍不完整)版本。

本文的主要目標(biāo)是對 GPT-4 的能力和局限性進(jìn)行探索,我們相信 GPT-4 的智能標(biāo)志著計(jì)算機(jī)科學(xué)及其他領(lǐng)域的真正范式轉(zhuǎn)變。

  AGI的智能體現(xiàn)在能夠像人類一樣思考和推理,并且還能夠涵蓋廣泛的認(rèn)知技能和能力。

  論文中,指出AGI具有推理、規(guī)劃、解決問題、抽象思維、理解復(fù)雜思想、快速學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)能力。

  從參數(shù)規(guī)模上來看,Semafor報(bào)道稱GPT-4有1萬億個(gè)參數(shù),是GPT-3(1750個(gè)參數(shù))的6倍大。

  網(wǎng)友用GPT參數(shù)規(guī)模大腦神經(jīng)元做了類比:

  GPT-3的規(guī)模與刺猬大腦類似(1750億個(gè)參數(shù))。如果GPT-4擁有1萬億個(gè)參數(shù),我們就接近松鼠大腦的規(guī)模了。以這個(gè)速度發(fā)展下去,也許只需要幾年時(shí)間,我們就能達(dá)到并超越人類大腦的規(guī)模(170萬億個(gè)神經(jīng)元)。

  由此看來,GPT-4距離成為‘天網(wǎng)’也不遠(yuǎn)了。

  而這篇論文,還被扒出不少趣事。

  論文發(fā)布不久后,一位網(wǎng)友在推特上爆出從他們的latex源代碼中發(fā)現(xiàn)了隱藏信息。

  在未刪減版的論文中,GPT-4實(shí)際上也是該論文的隱藏第三作者,內(nèi)部名稱 DV-3,后被刪除。

  有趣的是,就連微軟研究人員對GPT-4的技術(shù)細(xì)節(jié)并不清楚。另外,這篇論文還刪除了GPT-4在沒有任何提示的情況下產(chǎn)生的有毒內(nèi)容。

  GPT-4初具AGI雛形

  這篇論文的研究對象,是GPT-4的早期版本。它還處于早期開發(fā)階段時(shí),微軟的研究者就對它進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)和測評(píng)。

  在研究者看來,這個(gè)早期版本的GPT-4,就已經(jīng)是新一代LLM的代表,并且相較于之前的人工智能模型,展現(xiàn)出了更多的通用智能。

  通過測試,微軟的研究者證實(shí):GPT-4不僅精通語言,還能在數(shù)學(xué)、編程、視覺、醫(yī)學(xué)、法律、心理學(xué)等多樣化和高難度的任務(wù)中表現(xiàn)出色,且無需特別提示。

  令人驚奇的是,在所有這些任務(wù)中,GPT-4 的表現(xiàn)已經(jīng)接近人類水平,并且時(shí)常超過之前的模型,比如ChatGPT。

  因此,研究者相信,鑒于GPT-4在廣度和深度上的能力,它可以被視為通用人工智能(AGI)的早期版本。

  那么,它朝著更深入、更全面的AGI前進(jìn)的路上,還有哪些挑戰(zhàn)呢?研究者認(rèn)為,或許需要尋求一種超越‘預(yù)測下一個(gè)詞’的新范式。

  如下關(guān)于GPT-4能力的測評(píng),便是微軟研究人員給出關(guān)于GPT-4是AGI早期版本的論據(jù)。

  多模態(tài)和跨學(xué)科能力

  自GPT-4發(fā)布后,大家對其多模態(tài)能力的印象還停留在Greg Brockman當(dāng)時(shí)演示的視頻上。

  這篇論文第二節(jié)中,微軟最先介紹了它的多模態(tài)能力。

  GPT-4不僅在文學(xué)、醫(yī)學(xué)、法律、數(shù)學(xué)、物理科學(xué)和程序設(shè)計(jì)等不同領(lǐng)域表現(xiàn)出高度熟練程度,而且它還能夠?qū)⒍鄠€(gè)領(lǐng)域的技能和概念統(tǒng)一起來,并能理解其復(fù)雜概念。

  綜合能力

  研究人員分別用以下4個(gè)示例來展示GPT-4在綜合能力方面的表現(xiàn)。

  第一個(gè)示例中,為了測試GPT-4將藝術(shù)和編程結(jié)合的能力,研究人員要求GPT-4生成 javascript代碼,以生成畫家 Kandinsky風(fēng)格的隨機(jī)圖像。

  如下為GPT-4實(shí)現(xiàn)代碼過程:

  在文學(xué)和數(shù)學(xué)結(jié)合上,GPT-4能夠以莎士比亞的文學(xué)風(fēng)格證明質(zhì)數(shù)是無窮多的。

  此外,研究還測試了GPT-4將歷史知識(shí)和物理知識(shí)結(jié)合起來的能力,通過要求其撰寫一封支持Electron競選美國總統(tǒng)的信,信是由圣雄甘地寫給他的妻子的。

  通過提示GPT-4為一個(gè)程序生成python代碼,該程序?qū)⒒颊叩哪挲g、性別、體重、身高和血液檢測結(jié)果向量作為輸入,并指出患者是否處于糖尿病風(fēng)險(xiǎn)增加的狀態(tài)。

  通過測試,以上例子表明GPT-4不僅能夠?qū)W習(xí)不同領(lǐng)域和風(fēng)格的一些通用原則和模式,還能以創(chuàng)造性的方式將其結(jié)合。

  視覺

  當(dāng)提示GPT-4使用可伸縮矢量圖形(SVG)生成物體圖像,如貓、卡車或字母時(shí),該模型生成的代碼通常會(huì)編譯成相當(dāng)詳細(xì),且可識(shí)別的圖像,如下圖:

  然而,許多人可能會(huì)認(rèn)為GPT-4只是從訓(xùn)練數(shù)據(jù)中復(fù)制了代碼,其中包含類似的圖像。

  其實(shí)GPT-4不僅是從訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的類似示例中復(fù)制代碼,而且能夠處理真正的視覺任務(wù),盡管只接受了文本訓(xùn)練。

  如下,提示模型通過結(jié)合字母Y、O和H的形狀來繪制一個(gè)人。

  在生成過程中,研究人員使用draw-line和draw-circle命令創(chuàng)建了O、H和Y的字母,然后GPT-4設(shè)法將它們放置在一個(gè)看起是合理的人形圖像中。

  盡管GPT-4并沒有經(jīng)過關(guān)于字母形狀的認(rèn)識(shí)的訓(xùn)練,仍舊可以推斷出,字母Y可能看起來像一個(gè)手臂朝上的軀干。

  在第二次演示中,提示GPT-4糾正軀干和手臂的比例,并將頭部放在中心位置。最后要求模型添加襯衫和褲子。

  如此看來,GPT-4從相關(guān)訓(xùn)練數(shù)據(jù)中、模糊地學(xué)習(xí)到字母與一些特定形狀有關(guān),結(jié)果還是不錯(cuò)的。

  為了進(jìn)一步測試GPT-4生成和操作圖像的能力,我們測試了它遵循詳細(xì)指令創(chuàng)建和編輯圖形的程度。這項(xiàng)任務(wù)不僅需要生成能力,還需要解釋性、組合性和空間性能力。

  第一個(gè)指令是讓GPT-4生成2D圖像,prompt為:

  ‘A frog hops into a bank and asks the teller, ‘Do you have any free lily pads?’ The teller responds, ‘No, but we do o er low interest loans for pond upgrades’

  通過多次嘗試,GPT-4每一次都生成符合描述的圖像。然后,要求GPT-4添加更多細(xì)節(jié)來提高圖形質(zhì)量,GPT-4添加了銀行、窗戶、汽車等符合現(xiàn)實(shí)邏輯的物體。

  我們的第二個(gè)示例是嘗試使用Javascript生成一個(gè)3D模型,同樣通過指令GPT-4完成了許多任務(wù)。

  另外,GPT-4在草圖生成方面,能夠結(jié)合運(yùn)用Stable Difusion的能力。

  下圖為3D城市建模截圖,輸入提示有一條河流從左到右流淌、河的旁邊建有金字塔的沙漠、屏幕底部有4個(gè)按鈕,顏色分別為綠色、藍(lán)色、棕色和紅色。生成結(jié)果如下:

  音樂

  研究人員要求GPT-4用ABC記譜法編碼生成和修改曲調(diào),如下:

  通過探究GPT-4在訓(xùn)練中獲得了多少技能,研究人員發(fā)現(xiàn)GPT-4能夠在ABC記譜法中產(chǎn)生有效的旋律,并在一定程度上解釋和操作其中的結(jié)構(gòu)。

  然而,研究人員無法讓GPT-4產(chǎn)生任何非平凡的和聲形式,比如無法譜出像《歡樂頌》、《致愛麗絲》等著名的旋律。

  編程能力

  此外,研究人員還展示了GPT-4能夠以非常高的水平進(jìn)行編碼能力,無論是根據(jù)指令編寫代碼,還是理解現(xiàn)有代碼方面都展現(xiàn)出超強(qiáng)能力。

  在根據(jù)指令編寫代碼方面,研究人員演示了一個(gè)讓GPT-4寫python函數(shù)的例子。

  代碼生成后,研究人員使用軟件工程面試平臺(tái)LeetCode在線判斷代碼是否正確。

  對于大家都在用討論LeetCode正確率僅有20%,論文作者Yi Zhang對此進(jìn)行了反駁。

  另外,還讓GPT-4將上表中LeetCode的準(zhǔn)確率數(shù)據(jù)可視化為圖表,結(jié)果如圖所示。

  GPT-4 不僅可以完成普通的編程工作,還能勝任復(fù)雜的 3D 游戲開發(fā)。

  研究者讓GPT-4用JavaScript在HTML中編寫3D游戲,GPT-4在零樣本的情況下生成了一個(gè)滿足所有要求的游戲。

  在深度學(xué)習(xí)編程中,GPT-4不僅需要數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí),還需要對PyTorch、TensorFlow、Keras等框架和庫熟悉。

  研究人員要求GPT-4和ChatGPT編寫一個(gè)自定義優(yōu)化器模塊,并為其提供了自然語言描述,其中包括一系列重要的操作,例如應(yīng)用SVD等等。

  除了根據(jù)指令編寫代碼,GPT-4在理解代碼上展現(xiàn)出超強(qiáng)的能力。

  研究者嘗試讓GPT-4和ChatGPT讀懂一段C/C++程序,并預(yù)測程序的輸出結(jié)果,二者的表現(xiàn)如下:

  標(biāo)黃的地方是GPT-4富有洞察力的觀點(diǎn),而紅色標(biāo)記代表ChatGPT出錯(cuò)的地方。

  通過編碼能力測試,研究者發(fā)現(xiàn)GPT-4可以處理各種編碼任務(wù),從編碼挑戰(zhàn)到實(shí)際應(yīng)用,從低級(jí)匯編到高級(jí)框架,從簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到復(fù)雜的程序。

  此外,GPT-4還可以推理代碼執(zhí)行、模擬指令的效果,并用自然語言解釋結(jié)果。GPT-4甚至可以執(zhí)行偽代碼。

  數(shù)學(xué)能力

  在數(shù)學(xué)能力上,相比于之前的大語言模型,GPT-4已經(jīng)取得了質(zhì)的飛躍。即便是面對專門精調(diào)的Minerva,在性能上也有明顯提升。

  不過,距離專家水平還相去甚遠(yuǎn)。

  舉個(gè)例子:每年兔子的種群數(shù)量會(huì)增加a倍,而在年底的最后一天,有b只兔子被人類領(lǐng)養(yǎng)。假設(shè)第一年的第一天有x只兔子,已知3年后兔子的數(shù)量將變?yōu)?7x-26。那么,a和b的值分別是多少?

  為了解決這個(gè)問題,我們首先需要得出每年兔子數(shù)量變化的正確表達(dá)式,通過這種遞歸關(guān)系推導(dǎo)出一個(gè)方程組,進(jìn)而得到答案。

  這里,GPT-4成功地得出了解決方案,并提出了一個(gè)合理的論點(diǎn)。相比之下,在幾次獨(dú)立嘗試中,ChatGPT始終無法給出正確的推理和答案。

  高等數(shù)學(xué)

  接下來,我們直接上個(gè)難的。比如,下面這道出自2022年國際數(shù)學(xué)奧林匹克競賽(IMO)的問題(簡化版)。

  該題與本科微積分考試的不同之處在于,它不符合結(jié)構(gòu)化的模板。解決這個(gè)問題需要更有創(chuàng)造性的方法,因?yàn)闆]有明確的策略來開始證明。

  例如,將論證分為兩種情況(g(x) > x^2 和 g(x) < x^2)的決定并不明顯,選擇y*的原因也是如此(在論證過程中,它的原因才變得明確)。此外,解決方案需要本科級(jí)別的微積分知識(shí)。

  盡管如此,GPT-4還是給出了一個(gè)正確的證明。

  第二個(gè)關(guān)于算法和圖論的討論,則可以與研究生水平的面試相媲美。

  對此,GPT-4能夠?qū)σ粋€(gè)與約束滿足問題相關(guān)的抽象圖構(gòu)造進(jìn)行推理,并從中得出關(guān)于SAT問題的正確結(jié)論(據(jù)我們所知,這種構(gòu)造在數(shù)學(xué)文獻(xiàn)中并未出現(xiàn))。

  這次對話反映出GPT-4對所討論的本科級(jí)數(shù)學(xué)概念的深刻理解,以及相當(dāng)程度的創(chuàng)造力。

  盡管GPT-4在一次回答中把2^n/2寫成了2^n-1,但著似乎更像是我們俗稱的‘筆誤’,因?yàn)樗髞硖峁┝斯降恼_推廣。

  此外,研究者在兩個(gè)通常用作基準(zhǔn)的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)集上比較GPT-4、ChatGPT和Minerva的性能:GSM8K和MATH 。

  結(jié)果發(fā)現(xiàn),GPT4在每個(gè)數(shù)據(jù)集上的測試都超過了Minerva,并且在兩個(gè)測試集的準(zhǔn)率都超過80% 。

  再來細(xì)看GPT4犯錯(cuò)的原因,68%都是計(jì)算錯(cuò)誤,而不是解法錯(cuò)誤。

  與世界互動(dòng)

  智能另一個(gè)關(guān)鍵的體現(xiàn)就是交互性。

  交互性對于智能很重要,因?yàn)樗怪悄荏w能夠獲取和應(yīng)用知識(shí),解決問題,適應(yīng)不斷變化的情況,并實(shí)現(xiàn)超出其自身能力的目標(biāo)。

  由此,研究者從工具使用和具體的交互兩個(gè)維度研究了GPT-4的交互性。GPT-4在回答如下問題時(shí)能夠搜索引擎或API等外部工具。

  與人類互動(dòng)

  論文中, 研究者發(fā)現(xiàn)了GPT-4可以建立人類的心智模型。

  研究設(shè)計(jì)了一系列測試來評(píng)估GPT-4、ChatGPT和text-davinci-003的心智理論的能力。比如理解信仰,GPT-4成功通過了心理學(xué)中的Sally-Anne錯(cuò)誤信念測試。

  還有測試GPT-4在復(fù)雜情境下推斷他人情緒狀態(tài)能力的表現(xiàn):

  -湯姆為什么做出悲傷的表情?-亞當(dāng)認(rèn)為是什么導(dǎo)致了湯姆的悲傷表情?

  通過多輪測試,研究人員發(fā)現(xiàn)在需要推理他人心理狀態(tài),并提出符合現(xiàn)實(shí)社交場景中的方案,GPT-4表現(xiàn)優(yōu)于ChatGPT和text-davinci-003。

  局限性

  GPT-4所采用的‘預(yù)測下一個(gè)詞’模式,存在著明顯的局限性:模型缺乏規(guī)劃、工作記憶、回溯能力和推理能力。

  由于模型依賴于生成下一個(gè)詞的局部貪婪過程,而沒有對任務(wù)或輸出的全局產(chǎn)生深入的理解。因此,GPT-4擅長生成流暢且連貫的文本,但不擅長解決無法以順序方式處理的復(fù)雜或創(chuàng)造性問題。

  比如,用范圍在0到9之間的四個(gè)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行乘法和加法運(yùn)算。在這個(gè)連小學(xué)生都能解決的問題上,GPT-4的準(zhǔn)確率僅為58%。

  當(dāng)數(shù)字在10到19之間,以及在20到39之間時(shí),準(zhǔn)確率分別降至16%和12%。當(dāng)數(shù)字在99到199的區(qū)間時(shí),準(zhǔn)確率直接降至0。

  然而,如果讓 GPT-4‘花時(shí)間’回答問題,準(zhǔn)確率很容易提高。比如要求模型使用以下提示寫出中間步驟:

116 * 114 + 178 * 157 = ?

讓我們一步一步思考,寫下所有中間步驟,然后再產(chǎn)生最終解。

  此時(shí),當(dāng)數(shù)字在1-40的區(qū)間時(shí),準(zhǔn)確率高達(dá)100%,在1-200的區(qū)間時(shí)也達(dá)到了90%。

  馬庫斯發(fā)文反駁

  有意思的是,就在微軟這篇論文發(fā)表后不久,馬庫斯立馬寫出一篇博客,稱微軟的觀點(diǎn)‘非常荒謬’。

  并引用了圣經(jīng)中的一句話‘驕傲在敗壞以先,狂心在跌倒之前。(箴16:18)’

GPT-4怎么就算得上早期AGI了?這么說的話,計(jì)算器也算,Eliza和Siri更算。這個(gè)定義就很模糊,很容易鉆空子。

  在馬庫斯看來,GPT-4和AGI沒什么關(guān)系,而且GPT-4跟此前一樣,缺點(diǎn)依舊沒有解決,幻覺還存在,回答的不可靠性也沒有解決,甚至作者自己都承認(rèn)了復(fù)雜任務(wù)的計(jì)劃能力還是不行。

  他的擔(dān)憂的是OpenAI和微軟的這2篇論文,寫的模型完全沒有披露,訓(xùn)練集和架構(gòu)什么都沒有,光靠一紙新聞稿,就想宣傳自己的科學(xué)性。

  所以說論文里號(hào)稱的‘某種形式的AGI’是不存在的,科學(xué)界根本無法對其進(jìn)行驗(yàn)證,因?yàn)橐矡o法獲得訓(xùn)練數(shù)據(jù),而且似乎訓(xùn)練數(shù)據(jù)已經(jīng)受到了污染。

  更糟糕的是,OpenAI已經(jīng)自己開始將用戶實(shí)驗(yàn)納入訓(xùn)練語料庫了。這樣混淆視聽后,科學(xué)界就沒法判斷GPT-4的一個(gè)關(guān)鍵能力了:模型是否有能力可以對新測試案例進(jìn)行歸納。

  如果OpenAI不在這里給自己戴上科學(xué)的高帽子,馬庫斯可能也不會(huì)這么批判它。

  他承認(rèn)GPT-4是很強(qiáng)大,但是風(fēng)險(xiǎn)也是眾所周知。如果OpenAI缺乏透明度,并且拒絕公開模型,不如直接關(guān)停。

  強(qiáng)大作者陣容

  微軟這篇長達(dá)154頁的論文背后有著強(qiáng)大的作者陣容。

  其中就包括:微軟雷德蒙德研究院首席研究員、2015年斯隆獎(jiǎng)得主Sébastien Bubeck、2023新視野數(shù)學(xué)獎(jiǎng)得主 Ronen Eldan、2020斯隆研究獎(jiǎng)得主Yin Tat Lee、2023新晉斯隆研究獎(jiǎng)得主李遠(yuǎn)志。

  值得一提的是,微軟團(tuán)隊(duì)最初定的論文題目并不是‘通用人工智能的火花:GPT-4的早期實(shí)驗(yàn)’。

  未刪減論文中泄漏的latex代碼顯示,最初題目是‘與AGI的第一次接觸’。

  沒錯(cuò)了,GPT-4是AGI。

(聲明:本文僅代表作者觀點(diǎn),不代表新浪網(wǎng)立場。)

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